以公民为中心的城市规划中的数字孪生技术：对建成环境感知与公众参与方面的系统性研究

《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》：Urban digital twins for citizen-centric planning: A systematic review of built environment perception and public participation

城市数字孪生（UDTs）通过实时模拟和沉浸式可视化提升建成环境感知与公众参与，研究显示其应用在北美、欧洲和亚洲快速发展，但存在城乡语境偏差、听觉与风险感知维度不足及微观/宏观尺度研究匮乏等问题，未来需整合多感官数据、开发包容性技术并拓展跨尺度应用。

　　随着全球城市化进程的加速，城市数字孪生（Urban Digital Twins, UDTs）作为一种新兴工具，正逐渐成为城市规划与治理的重要组成部分。城市数字孪生通过创建动态的、数据丰富的城市虚拟模型，使规划者能够实时模拟和分析复杂的城市系统，从而为城市治理提供更有力的支撑。与此同时，增强对城市环境的感知能力和促进公众参与也成为城市规划中的关键议题。本研究通过系统综述84篇2014年至2024年的相关文献，探讨了UDTs在提升城市环境感知和促进公众参与方面的应用现状、实施策略及其存在的局限性。

从研究结果来看，UDTs的研究自2020年后迅速增长，主要集中在北美、欧洲和亚洲，尤其是美国、中国和德国。然而，这些研究在地理覆盖和情境多样性方面仍存在明显不足，特别是在农村和郊区环境中的应用较少，这反映出研究中存在一定的地理和情境偏见。此外，当前UDTs的研究主要关注视觉和功能性的环境感知，而对听觉和风险感知等维度的关注则相对有限。这意味着在评估城市环境时，许多研究未能全面考虑居民的多感官体验和潜在风险因素。同时，大多数研究集中在中观尺度（如社区或城市层面），这种尺度偏好限制了UDTs在不同尺度环境中的适用性和可推广性。

在公众参与方面，研究发现，虽然学术界和政府机构在UDTs项目中占据主导地位，但直接的市民参与仍然相对有限。尽管如此，互动性的参与方式，如通过沉浸式可视化技术（如VR、AR）进行的双向沟通和群体互动，已被证明能够有效提高利益相关者的参与度和感知理解。然而，这种技术依赖也引发了关于技术公平性的担忧，即高成本和复杂性可能使资源有限的社区难以接触到这些先进的工具，从而加剧数字鸿沟。

研究还揭示了UDTs在感知分析和公众参与中的技术基础。大多数研究采用混合方法，结合主观数据（如调查和访谈）、客观数据（如物联网传感器、GIS和遥感平台）以及行为数据（如行人跟踪）来构建全面的感知指标。这种多源数据融合支持了对城市环境的更深入理解，并有助于将感知数据与实际规划决策相结合。然而，目前的研究仍主要依赖于视觉和功能性的分析，对于听觉和风险感知等维度的研究较少，这表明在未来的UDTs发展中，需要进一步整合这些被忽视的感知维度。

在可视化和沉浸式体验方面，研究发现，传统的计算机显示屏仍然是最常用的平台，尤其是在城市规划中，其应用范围广泛且易于部署。然而，随着技术的发展，越来越多的研究开始采用沉浸式技术，如VR和AR，以提供更丰富的空间感知体验。这些技术能够增强利益相关者之间的互动，促进更深层次的讨论和反馈。尽管如此，沉浸式设备的成本和使用门槛仍然是限制其广泛采用的主要因素。因此，未来的研究需要探索更低成本、更易访问的可视化解决方案，如基于Web的跨平台工具，以扩大公众参与的范围和深度。

此外，研究指出，UDTs在不同尺度的应用存在显著差异。在微观尺度（如街区或街道），研究更多关注视觉细节和设计元素，而在宏观尺度（如区域或国家层面），则更倾向于基础设施网络和交通效率等议题。这种尺度偏好限制了UDTs在不同城市复杂性环境中的通用性和可扩展性。因此，未来的研究需要更多地关注跨尺度分析和多案例比较，以确保UDTs的研究成果能够适用于各种城市环境。

在技术与公众参与的结合方面，研究强调了技术选择对参与效果的重要性。尽管当前UDTs项目在互动性和沉浸式体验方面取得了进展，但这些技术的高成本和复杂性仍然可能导致某些群体被排除在外。为了实现更广泛的公平参与，未来的研究应优先考虑开发轻量级、基于Web的可视化平台，这些平台能够以较低的成本和较高的可访问性为资源有限的社区提供服务。同时，推动UDTs与开放标准和互操作性框架的结合，有助于整合来自不同来源的数据，包括市民贡献的地理信息（VGI）和大规模遥感数据，从而构建一个更加协作和包容的生态系统。

综上所述，尽管UDTs在提升城市环境感知和促进公众参与方面展现出巨大的潜力，但当前的研究仍存在多方面的局限性。为了实现UDTs在城市规划中的全面应用，未来的研究需要在以下几个方面进行突破：一是拓展研究范围，覆盖更多样化的地理和情境背景；二是整合被忽视的感知维度，如听觉和风险感知；三是开发更公平、更易访问的技术，以确保所有市民都能参与到城市规划过程中；四是推动跨尺度和多案例的分析，以增强研究的普遍适用性和可扩展性。通过这些努力，UDTs有望成为一种更加全面、包容和有效的工具，为构建以人为本、可持续发展的城市提供支持。